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          行業資訊 | 消除噪音如此容易:新型聲學超材料可屏蔽94%的聲音
                   發布時間:2019-04-18 點擊數:1532

            據sciencedaily.com網站3月7日報道,美國波士頓大學工程學院教授Xin Zhang和機械工程學博士生Reza Ghaffarivardavagh在《物理評論B輯》(Physical Review B)雜志發文介紹了一種可以屏蔽噪音的新型聲學超材料。該材料經過“完美”的數學設計,具有環狀開放結構,可在切斷噪聲的同時保持空氣正常流動。Ghaffarivardavagh說:“目前使用的聲屏障主要是厚重的隔音壁,雖然它的確對噪音有阻隔作用,但當空氣流通變得不可或缺時,這種笨重的方案就不適用了。例如,堵住噴氣式發動機的排氣口,雖然噪音消除了,但是飛機只能呆在地面。因此地勤人員只能佩戴厚重的耳塞來免受噪音之苦。”

            Ghaffarivardavagh和Zhang通過數學計算,找到了解決方案。他們對聲學超材料的尺寸和規格進行了計算,希望能找到一種開放式結構,既能干擾聲波傳輸,也不妨礙空氣流通。Zhang等介紹說,設計的基本前提是,這種超材料能夠將傳入的聲音送回聲源處。

            根據計算結果,他們采用3D打印技術,用塑料制作了一個開放式的降噪結構并進行了室內實驗。Zhang等在PVC管兩端分別固定了揚聲器和聲學超材料。當他們按下播放鍵,揚聲器竟然“安靜”地啟動了。單憑人的聽覺,根本不會知道揚聲器正在發出刺耳的高音。論文作者之一、Zhang實驗室前成員Jacob Nikolajczyk說:“雖然我們一直能在電腦模型中看到類似結果,但實際情況還是讓我們大吃一驚。”

            通過對比,研究人員發現聲學超材料幾乎可以阻隔94%的噪音。隨著原型機的有效性被證實,研究人員對他們設計的隔音材料如何讓現實世界變得更加安靜有了更多想法。Zhang說:“無人機是一個非常熱門的話題。類似亞馬遜這樣的大公司對使用無人機送貨很感興趣,但客戶對無人機帶來的潛在噪音頗有微詞。”Ghaffarivardavagh解釋說:“罪魁禍首是無人機渦扇的運轉。如果我們能將開放的消音結構設置在無人機渦扇下方,那么就能有效抵消其向地面輻射的噪音。家用空調系統也可由此受益,聲學超材料既可以使空調系統保持安靜,又能使冷/熱空氣在建筑內部自由流通。”

            Ghaffarivardavagh和Zhang還指出,聲學超材料可以對減少交通噪音污染使用的隔音屏障進行美學升級。由于材料可以3D打印成型,隔音材料的形狀可以進行定制。例如將其做成立方體或六邊形,進而組裝成蜂窩狀結構的透明隔音墻。Zhang說:“這樣的墻可以有效控制多種類型的噪音。它甚至對核磁共振成像機的噪音也能有很好的控制效果。”

          吸音材料

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